數(shù)字信號(hào)處理器的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著芯片業(yè)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)無(wú)論從制造工藝、體系結(jié)構(gòu)等方面都取得了巨大的發(fā)展.隨著DSP芯片性價(jià)比和開發(fā)手段的不斷提高,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已經(jīng)在通訊,多媒體,信息家電等各個(gè)領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用.作為當(dāng)今一個(gè)應(yīng)用的熱點(diǎn),多媒體應(yīng)用也強(qiáng)勁地推動(dòng)著芯片業(yè)的發(fā)展.DSP以其體系結(jié)構(gòu)上的特殊性,強(qiáng)大的處理能力和相對(duì)較低的功耗水平,特別適合于多媒體領(lǐng)域的應(yīng)用.本文講述的是由浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)系SOC R&D小組開發(fā)的具有自

2、主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DSP處理器——MD16.該DSP核是一個(gè)16位的數(shù)據(jù)位寬和24位的指令位寬,所有的指令都是在4級(jí)流水線中完成的.MD16內(nèi)核有兩個(gè)片上存儲(chǔ)器(程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器),二維的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式可以支持同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)數(shù)據(jù),因此對(duì)實(shí)現(xiàn)FIR,ⅡR和FFT算法特別有效.最后在0.18微米CMOS標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)支持下實(shí)現(xiàn),工作頻率可以達(dá)到160MHz以上.MD16的指令針對(duì)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域而設(shè)計(jì),具有豐富的指令尋址模式和指令操作,可進(jìn)行大量的、實(shí)

3、時(shí)的數(shù)據(jù)算術(shù)運(yùn)算.為了使MD16更適應(yīng)多媒體的應(yīng)用,有必要提高系統(tǒng)的并行性,所以MD16在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了部分并行,即可以實(shí)現(xiàn)單條指令多個(gè)操作.本文還提出了部分SIMD的概念,即通過(guò)分裂式ALU設(shè)計(jì)及相應(yīng)的指令設(shè)計(jì),對(duì)部分操作可實(shí)現(xiàn)單條指令多操作數(shù)的運(yùn)算.I/O系統(tǒng)是DSP系統(tǒng)的重要組成部分,通過(guò)MD16的總線設(shè)計(jì),探討了多級(jí)存儲(chǔ)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的分級(jí)總線以及應(yīng)用于多芯片系統(tǒng)的適應(yīng)SOC發(fā)展趨勢(shì)的片上網(wǎng)絡(luò).DMA是I/O系統(tǒng)的重要組成部分,MD

4、16的DMA控制器不僅具有一般的DMA功能,同時(shí)還具有boot功能(即通過(guò)設(shè)置可利用DMA控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)加載).通過(guò)結(jié)合MD16以及MD32的DMA控制器設(shè)計(jì),從軟、硬件兩個(gè)方面,以系統(tǒng)的觀點(diǎn)提出了如何設(shè)計(jì)基于DSP系統(tǒng)的DMA控制器.對(duì)數(shù)字處理器進(jìn)行測(cè)試,一方面在設(shè)計(jì)階段要考慮可測(cè)試性設(shè)計(jì),另一方面要為測(cè)試構(gòu)建測(cè)試平臺(tái).由于USB(Universal Serial Bus)總線具有可靠傳輸、高速、靈活、方便等特點(diǎn).在MD16的測(cè)